Ciclo del nitrógeno

1. FACULTAD DE FILOSOFÍA, LETRAS Y CIENCIAS
DE LA EDUCACIÓN
CARRERA DE CIENCIAS NATURALES Y DEL
AMBIENTE. BIOLOGÍA Y QUÍMICA
CICLO DEL
NITRÓGENO
Ricardo Bravo Mendoza

2. Fijación del Nitrógeno Molecular
 La fijación del nitrógeno necesita, nitrogenasa, ATP,
ferrodoxina reducida y otros citocromos o coenzimas.
 El amonio es el primer producto que se detecta en el
proceso de fijación.
Ecuación (1)
N2 + 6 e- → 2 NH3
(∆ G = +150kcal/mol = +630 kJ/mol)
 La reacción necesita mucha energía, llevada por varias
bacterias.

3. Amonificación
 La mayoría de plantas, animales y microorganismos
pueden realizar la amonificación, que es el proceso de
conversión del nitrógeno orgánico en amonio o
amoníaco.
 El amonio es absorbido por plantas y
microorganismos, que incorporan a sus aminoácidos.
Ecuación (2)
O
NH2 – C – NH2 + H2O → (Ureasa)+ 2 NH3 + CO2

5. Nitrificación
 Durante la nitrificación, el amoníaco y los iones de
amonio se oxidan a iones nitrito (3)y éstos son
transformados a nitrato(4).
Ecuación (3)
NH4+ + 1 O2 → NO2- + 2H+ + H2O
(∆ G = -66kcal/mol = -277.2 kJ/mol)
Ecuación (4)
NO2- + 1 O2 → NO3(∆ G = -17kcal/mol = -71.4 kJ/mol)
 El proceso de nitrificación está limitado a un número restringido de bacterias
autótrofas. 2 poblaciones de bacterias distintas forman nitrito y nitrato.

6. Reducción del nitrato y
desnitrificación
 Los iones de nitrato pueden incorporar a la materia
orgánica por gran variedad de organismos mediante
un proceso conocido como reducción asimilatoria de
nitrato.
 Los sistemas enzimáticos asimiladores de nitrato en
bacterias, algas y hongos se inactivan en presencia del
amoníaco.

7.  Los reductores de nitrato desnitrificadores como
paracoccus denitrificans, thiobacillus denitrificans y
diversas pseudomonadáceas, tienen una ruta de
reducción mucho más compleja, que les permite un
reducción sucesiva, de nitrato, a oxido nítrico, a óxido
nitroso y finalmente a nitrógeno molecular
Ecuación (5)
NO3- → NO2- → NO → N2O → N2

8.  La proporción de productos de desnitrificación
depende de los microorganismos desnitrificadores
como de las condiciones ambientales.
 Al mismo tiempo que se desnitrifica, la materia
orgánica se oxida. El uso de la glucosa durante el
proceso de reducción del nitrato por pseudomonas
denitrificans .
Ecuación (6)
C6 H12 O6 + 4 NO3- → 6 CO2 + 6 H2O + 2 N2

9.  La desnitrificación suele producirse principalmente en
condiciones de anoxia o en condiciones de presiones
de oxígeno bajas.
 La desnitrificación es más frecuente en aguas
estancadas que en aguas corrientes y ríos.

10.  Los procesos de nitrificación y desnitrificación en el
suelo a menudo ocurren en el mismo lugar, de manera
que gran parte del NO3- formado durante la
nitrificación se difunde hacia la zona de
desnitrificación anaeróbica donde se reduce a N2

11. CONCEPTOS CLAVE:
 Anaerobio: [Organismo] que puede vivir y
desarrollarse en ausencia completa o casi completa de
oxígeno molecular libre.
 Aerobio: [Microorganismo] que necesita del aire u
oxígeno molecular libre para subsistir.
 Anoxia: Anoxia es la falta de oxígeno. Puede ser en el
océano, en el clima o en tejidos vivos.

12. Variaciones en el ciclo del nitrógeno
 Los iones de amonio normalmente
inhiben la fijación de nitrógeno
atmosférico.
 La nitrificación se da tan sólo en suelos
anóxicos o muy ácidos.

13. La actividad asimiladora
de nitrato reductasa es
reprimida por el amoníaco
Y la nitrato reductasa
desasimiladora es
reprimida por el oxígeno

14.  La fijación del nitrógeno se da tanto en hábitat de
superficie como en los que están debajo de la
superficie.
 La nitrificación tan solo es posible en ambientes
anóxicos.
 La desnitrificación predomina en suelos encharcados y
en sedimentos anóxicos acuáticos.

15. Óxidos de Nitrógeno
 Siete son óxidos de nitrógeno:
NO, NO2, NO3, N2O, N2O3, N2O4, N2O5.
El trabajo sobre la contaminación del aire se refiere
exclusivamente al NO, NO2 (óxido nítrico, y dióxido de
nitrógeno).
Ambos gases son incoloros, generados por combustión a
excesivas temperaturas.

16. Fuentes
 Producidos al quemar combustibles a
temperaturas elevadas, interviniendo el
nitrógeno del aire en reacción de
combustión.
 También son producida a partir del
nitrógeno de carbón y de los aceites
pesados, grandes generadores de energía
eléctrica.
 Grandes calderas industriales, motores
de combustión interna, plantas de àcido
nítrico.

17. Efectos
 Visibilidad reducida, irritación en la nariz y los ojos.
 Edema pulmonar, bronquitis y neumonía.

18.  Reacciona con los VOC´s bajo
la influencia de la luz solar para
formar ozono.

(VOC. son sustancias químicas que contienen carbono y se
encuentran en todos los elementos vivos.)
 PAN y ozono son oxidantes
poderosos que actúan como
irritantes severos para los ojos,
la nariz, la garganta y ocasionan
ruptura en el caucho, las
pinturas, los textiles.
 Dañan la vida de las plantas.